В УрФУ разработали зоркое око для пузырьков - РИА Новости, 16.12.2024
В УрФУ разработали зоркое око для пузырьков
Бесконтактную систему компьютерного зрения для обнаружения пузырьков в потоках газа и жидкости разработали специалисты УрФУ в составе научного коллектива. Кроме РИА Новости, 16.12.2024
МОСКВА, 16 дек — РИА Новости. Бесконтактную систему компьютерного зрения для обнаружения пузырьков в потоках газа и жидкости разработали специалисты УрФУ в составе научного коллектива. Кроме обнаружения пузырьков, система рассчитывает траекторию их движения и форму. Авторы считают, что система может найти применения в нефтегазовой и энергетической промышленности, в биологическом и химическом производстве. Результат представлен в Mathematics.Потоки пузырьков используются в различных областях промышленности для массопереноса в газах и жидкостях. Их форма и передвижение напрямую влияют на потоки вещества в разных средах, причем поведение этой системы в зависимости от химического состава газа и физических особенностей может отличаться. Даже в сладких газированных напитках и шампанском цикл формирования, распространения в стакане и разрушение пузырьков углекислого газа (перляж) происходят по-разному, рассказали специалисты УрФУ.Многие промышленные процессы (флотация, кавитация, работа биореакторов) также используются пузырьки с разными параметрами, отклонения от которых могут вызывать негативные последствия. Существующие методы контроля их формы и траектории имеют значительные ограничения: некоторые неэффективны при высоких скоростях потока, другие требуют периодического отбора пробы, отметили ученые.Специалисты УрФУ совместно с коллегами из ИТМО и МФТИ представили новый инструмент бесконтактного слежения за поведением пузырьков на основе компьютерного зрения и нейронных сетей. В отличие от аналогов, новая система подходит для абсолютного большинства реализуемых в промышленности условий появления, движения и разрушения пузырьков."В биотехнологии обнаружение пузырьков и определение их характеристик жизненно важны для оптимизации работы биореактора, поскольку пузырьки существенно влияют на перенос кислорода и распределение питательных веществ, непосредственно влияя на рост и продуктивность микроорганизмов. Результаты нашего исследования улучшают точный мониторинг динамики пузырьков, позволяя лучше контролировать скорость газообмена и повышать эффективность биопроцессов: ферментации, культивирования клеток и других биохимических реакций", — рассказал ведущий научный сотрудник лаборатории моделирования многофазных физико-биологических сред Илья Стародумов.Специалист добавил, что в исследовании были проанализированы методы обнаружения пузырьков и разработан алгоритм сегментации с использованием модели нейронной сети YOLOv9c. Для обучения модели и расчетов использовалась высокоскоростная визуализация моделей движения газовых включений для различных удельных входных мощностей и газосодержания в массообменном устройстве.Как отметил Стародумов, в этой модели используются экспериментальные данные, в том числе коэффициент диффузии газа при задержке жидкости и газа, а также алгоритмы масштабирования и усреднения, что позволяет адаптировать ее для самых разных комбинаций систем жидкость — газ.Специалистами были проведены экспериментальные работы по подтверждению точности и аккуратности системы. При этом показатели качества оказались выше, чем у контактных и бесконтактных промышленных аналогов.Исследование проводится при поддержке по программе "Приоритет-2030".
МОСКВА, 16 дек — РИА Новости. Бесконтактную систему компьютерного зрения для обнаружения пузырьков в потоках газа и жидкости разработали специалисты УрФУ в составе научного коллектива. Кроме обнаружения пузырьков, система рассчитывает траекторию их движения и форму. Авторы считают, что система может найти применения в нефтегазовой и энергетической промышленности, в биологическом и химическом производстве. Результат представлен в Mathematics.
Потоки пузырьков используются в различных областях промышленности для массопереноса в газах и жидкостях. Их форма и передвижение напрямую влияют на потоки вещества в разных средах, причем поведение этой системы в зависимости от химического состава газа и физических особенностей может отличаться. Даже в сладких газированных напитках и шампанском цикл формирования, распространения в стакане и разрушение пузырьков углекислого газа (перляж) происходят по-разному, рассказали специалисты УрФУ.
Многие промышленные процессы (флотация, кавитация, работа биореакторов) также используются пузырьки с разными параметрами, отклонения от которых могут вызывать негативные последствия. Существующие методы контроля их формы и траектории имеют значительные ограничения: некоторые неэффективны при высоких скоростях потока, другие требуют периодического отбора пробы, отметили ученые.
Специалисты УрФУ совместно с коллегами из ИТМО и МФТИ представили новый инструмент бесконтактного слежения за поведением пузырьков на основе компьютерного зрения и нейронных сетей. В отличие от аналогов, новая система подходит для абсолютного большинства реализуемых в промышленности условий появления, движения и разрушения пузырьков.
«
"В биотехнологии обнаружение пузырьков и определение их характеристик жизненно важны для оптимизации работы биореактора, поскольку пузырьки существенно влияют на перенос кислорода и распределение питательных веществ, непосредственно влияя на рост и продуктивность микроорганизмов. Результаты нашего исследования улучшают точный мониторинг динамики пузырьков, позволяя лучше контролировать скорость газообмена и повышать эффективность биопроцессов: ферментации, культивирования клеток и других биохимических реакций", — рассказал ведущий научный сотрудник лаборатории моделирования многофазных физико-биологических сред Илья Стародумов.
Специалист добавил, что в исследовании были проанализированы методы обнаружения пузырьков и разработан алгоритм сегментации с использованием модели нейронной сети YOLOv9c. Для обучения модели и расчетов использовалась высокоскоростная визуализация моделей движения газовых включений для различных удельных входных мощностей и газосодержания в массообменном устройстве.
Научный сотрудник лаборатории моделирования многофазных физико-биологических сред Ирина Низовцева проводит расчеты
Как отметил Стародумов, в этой модели используются экспериментальные данные, в том числе коэффициент диффузии газа при задержке жидкости и газа, а также алгоритмы масштабирования и усреднения, что позволяет адаптировать ее для самых разных комбинаций систем жидкость — газ.
Специалистами были проведены экспериментальные работы по подтверждению точности и аккуратности системы. При этом показатели качества оказались выше, чем у контактных и бесконтактных промышленных аналогов.
Исследование проводится при поддержке по программе "Приоритет-2030".
Доступ к чату заблокирован за нарушение правил.
Вы сможете вновь принимать участие через: ∞.
Если вы не согласны с блокировкой, воспользуйтесь формой обратной связи
Обсуждение закрыто. Участвовать в дискуссии можно в течение 24 часов после выпуска статьи.
